PWM un PWM - kas tas ir? Kas ir PWM digitālā impulsa platuma modulācija
Tiešraides žurnāls
Facebook
TwitterIzmantojot PWM, saskaņā ar analogā modelēšanas signāla zīmi b(t) (A attēls) apakšnesēja platums (impulsa ilgums (c)) mainās, kamēr to amplitūda un atkārtošanās ātrums ir nemainīgs.
PWM dažreiz sauc par garo impulsu modulāciju (CPM).
Ir VIENVIRZIENA un DIVVIRZIENA PWM.
Izmantojot vienvirziena PWM, impulsa platuma izmaiņas notiek tikai impulsa nogriešanas (PWM-1) nobīdes dēļ (B attēls)
Un ar abpusēju griezumu un impulsa PWM-2 priekšpusi (D attēls)
Visplašāk izmantotais ir PWM-1
Un mēs pieņemsim, ka modelēšanas signāls
mainās saskaņā ar harmoniku likumu, saskaņā ar kuru
Impulsa platums ir:
Kur 
-impulsa ilguma novirze
Šīs vērtības aizstāšana 
uz iepriekšējo
izteiksmi mēs iegūstam PWM signāla spektrālo signālu.
Visērtāk ir ieviest PWM signāla modulatoru integrālajās shēmās (IC)
2. ieejai tiek piegādāts impulsa apakšnesējs
5. ieejā – analogās modelēšanas signāls b(t)
PWM demodulators visbiežāk ir zemas caurlaidības filtri
27. Impulsu fāzes modulācija. FIm signāla modulatori.
Izmantojot PIM, saskaņā ar simulētā analogā signāla b(t) likumu mainās tikai apakšnesēja video impulsu pagaidu pozīcija, un to amplitūda un ilgums paliek nemainīgs.
Ja jūs savlaicīgi diferencējat PWM signālu, jūs saņemat pozitīvus un negatīvus impulsus.
Pozitīvs impulss atbilst PWM signāla malai, un negatīvs impulss atbilst tā nogriešanai.
Ar vienvirziena PWM pozitīvie impulsi ir stacionāri, un negatīvie impulsi tiek nobīdīti proporcionāli modelēšanas signālam b(t) gar laika asi.
Stacionāros impulsus var novērst, izmantojot pilna viļņa taisngriezi ar aktīvu slodzi, un atlikušie impulsi ir PPM signāli.
PPM signāla modulators šajā gadījumā sastāv no PWM modulatora, kura izejai ir pievienota diferencējošās ierīces tālvadības pults un pusviļņa taisngriezis OB. (skat. attēlu)
PIM signāla analītiskā izteiksme ir šāda:
- impulsa amplitūda
-funkcija, kas apraksta mērīšanas impulsa apvalku.
- mērīšanas impulsa pagaidu stāvokļa subviācija
- nosūtītā ziņojuma nozīme laika brīdī 
PIM signālu frekvenču spektru ir grūti attēlot analītiski
Pārraidītā harmoniskā signāla amplitūdas aptuvenā vērtība PPM spektrā ir:
Kur 
- ziņojumu biežums
- impulsa ilgums
Pārraidītā signāla amplitūda PIM spektrā ir ļoti maza (daudz mazāka nekā PIM un PWM spektros un ir atkarīga no modelēšanas frekvences 
, t.i., izkropļots).
Tāpēc PPM signālu demodulācija, izmantojot zemas caurlaidības filtrus, nav tieši neiespējama.
Tie tiek pārvērsti AIM vai PWM signālos.
28. Impulsu frekvences modulācija. Chim signālu detektori.
Detektoru var izgatavot atbilstoši shēmai
Kur F-kanālu filtrs; AS-amplitūdas ierobežotājs; DC-atšķir. ķēde; Tālajos Austrumos-pilna viļņa taisngriezis ar aktīvo slodzi; OB- Viens šāviens; D-detektors ar sprieguma dubultošanu; LPF- zemas caurlaidības filtrs.
Detektora darbība ir izskaidrota, izmantojot laika diagrammas.
Izejot cauri sakaru kanāla šaurjoslas shēmām, PFM signāls kļūst līdzīgs analogajam FM signālam. Ar AO bloku tas ir dziļi ierobežots amplitūdā no abām pusēm, lai tā izejā būtu identiski taisnstūrveida impulsi ar dažādu atkārtošanās ātrumu un ilgumu. Līdzstrāvas blokā šie impulsi tiek diferencēti laikā, kā rezultātā tā izejā UDC (t) attēlo frontes un griezumus. Pēdējie ir ļoti šauri daudzpolāri impulsi, kas LW blokā tiek pārveidoti par vienpolāriem Udv(t), tādējādi dubultojot atkārtošanās frekvenci. OB blokā tiek veidoti identiski vienāda ilguma, bet dažāda atkārtošanās ātruma taisnstūrveida impulsi, kas tiek piegādāti bloka D ieejā. Bloka D shematiskā diagramma:
Ķēdes izejā tiek pārraidīts analogais signāls Ud(t). Dažos gadījumos OB bloks tiek izslēgts. Šī detektora parametru augstā stabilitāte ir ļāvusi to plaši izmantot pat analogajiem FM signāliem.
Impulsu platuma modulācija sastāv no impulsu platuma (ilguma) maiņas, kas seko viens otram nemainīgā frekvencē. Impulsa platuma modulācija (PWM) - vēlamā signāla (daudzlīmeņu vai nepārtraukta) tuvināšana ar reālu bināro (ar diviem līmeņiem - ieslēgts/izslēgts), lai vidēji noteiktā laika periodā to vērtības būtu vienādas. . Galvenais regulējošais faktors ir impulsu relatīvais ilgums vai darba cikls
,kur T ir impulsa atkārtošanās periods. Ar viena gala PWM atsauces spriegums ir periodiska zāģa zoba svārstība. Šajā gadījumā modulāciju veic, mainot tikai vienas impulsa malas pozīciju. Divvirzienu PWM ir nepieciešams trīsstūrveida (vēlams vienādmalu) atsauces spriegums. Divpusējam PWM ir augstāka veiktspēja nekā vienpusējam PWM, tāpēc to izmanto biežāk. Ja ieejas signāls ir bipolārs, tad jāmaina izejas sprieguma polaritāte un vidējā vērtība. Šajā gadījumā ir iespējami divi modulācijas veidi: daudzpolu PWM un vienpolārais PWM.
1. Uzdevuma formulēšana
Kursa darbā tiek izstrādāts impulsa platuma modulators ar šādiem parametriem:
1. tabula. Uzdevuma saturs
2. Ierīces funkcionālās diagrammas izstrāde
Apskatīsim ierīces funkcionālo shēmu un darbības principu. |
1. attēls – funkcionālā diagramma
Taisnstūra impulsu ģenerators ir nepieciešams, lai ģenerētu impulsus nākamajā blokā - CLAY.
Pamatojoties uz uzdevumu, mēs nosakām, ka atsauces spriegumam jābūt “trijstūrim”. GLIN izejā mums ir trīsstūrveida impulsi, kas ir tāds pats atsauces spriegums, kas tiek piegādāts salīdzinājumam.
Komparators ir ierīce, kuras negatīvā ieeja tiek piegādāta ar atsauces signālu trīsstūru veidā, bet pozitīvā ieeja tiek piegādāta ar modulētu nepārtrauktu analogo signālu.
Saskaņā ar instrukcijām modulētais signāls ir sinusoīds ar frekvenci 200 Hz.
Tāpat saskaņā ar instrukcijām izejas signālu amplitūdai jābūt 10V. Nepieciešamo amplitūdu nodrošina elektroniskā atslēga.
3. Funkciju bloki
3.1 Kvadrātveida impulsu ģenerators
Kvarca oscilators ir svārstību ģenerators, ko sintezē kvarca rezonators, kas ir daļa no ģeneratora. Parasti tam ir zema jauda.
Ārējais spriegums uz kvarca plāksnes izraisa tās deformāciju. Un tas, savukārt, noved pie lādiņu parādīšanās uz kvarca virsmas (pjezoelektriskais efekts). Rezultātā kvarca plāksnes mehāniskās vibrācijas pavada sinhronās elektriskā lādiņa vibrācijas uz tās virsmas un otrādi.
Lai nodrošinātu saziņu starp rezonatoru un pārējiem ķēdes elementiem, elektrodi tiek uzlikti tieši uz kvarca vai arī starp kondensatora plāksnēm tiek ievietota kvarca plāksne.
Mēs izmantojam Pierce ģeneratoru. Ķēdē tiek izmantots minimālais komponentu skaits: viens digitālais invertors, viens rezistors, divi kondensatori un kvarca kristāls, kas darbojas kā ļoti selektīvs filtra elements.
Ģenerators ar RC frekvences iestatīšanas ķēdi, tā darbības princips ir balstīts uz kondensatora C uzlādes un izlādes procesu caur rezistoru R. Izmantojot šo rezistoru, OOS tiek veikta ar līdzstrāvu un caur kondensatoru-POS ar maiņstrāvu. .
Otrais invertors ģeneratora ķēdē ir paredzēts, lai samazinātu ģenerētās taisnstūra svārstību frontes ilgumu. Tas ir nepieciešams, lai samazinātu nākamās ķēdes ietekmi uz galvenā oscilatora svārstību stabilitāti, kā arī uzticamākai frekvences dalītāja digitālo skaitītāju darbībai.
2. attēls – 1. bloks. Taisnstūra sprieguma ģenerators
Frekvences dalītāja ķēde uz vēlamo frekvenci. Lai ieviestu dalītāju, jums būs nepieciešama 561IE16 mikroshēma.
3.2 Sprieguma rampas ģenerators
Šis bloks ir trīsstūrveida sprieguma ģenerators. Pašlaik ģeneratori ar zemu nelinearitātes koeficientu (ε<0,0) и слабым влиянием нагрузки на форму выходного напряжения создаются с использованием операционных усилителей.
Jo īpaši izplatīti ir ģeneratori, kuru pamatā ir integrators, kuru kontrolē taisnstūrveida ieejas sprieguma impulss. Ķēdes elementi ir barošanas avots, uzlādes rezistors R6, kondensators C3 un izlādes tranzistors VT1. Ģeneratora izejas spriegums ir spriegums pāri kondensatoram, ko pastiprina darbības pastiprinātājs. Operatīvais pastiprinātājs ir pārklāts ar negatīvu (R 5 un R 9) un pozitīvu (rezistors R 10) atgriezenisko saiti.
3. attēls – MĀLS
Ģenerators darbojas šādi. Brīdī, kad lauka tranzistors VT1 ir aizvērts, kondensators C3 tiek uzlādēts caur rezistoriem R10 un R7. Tiklīdz mēs pieliekam impulsu VT1, šī lauka efekta tranzistora kondensators izlādējas.
3.3. Salīdzinātājs
Šis bloks ir komparators, kura būtība ir salīdzināt divus ienākošos signālus un iegūt izejā dažāda ilguma impulsus. Uz negatīvo ieeju tiek piegādāts atskaites signāls, t.i. "trīsstūrveida impulsi" un pozitīvā - pats modulētais nepārtrauktais analogais signāls. Impulsu frekvence atbilst trīsstūrveida impulsu frekvencei. Tā perioda daļa, kurā ieejas signāls ir virs atsauces signāla, izejā ir viens, bet zem tā ir nulle.
4. attēls – salīdzinājums
3.4 Elektroniskā atslēga
Lai iegūtu vajadzīgās amplitūdas izejas impulsus, mēs izmantojam tranzistoru VT2 un "NAND" elementu DD5. Rezistors R13 ierobežo strāvu līdz tranzistora bāzes ieejai. Rezistors R15 ir slodze.
5. attēls – elektroniskās atslēgas shēma
4. Aprēķinu daļa un ķēdes elementu izvēle
4.1 Impulsu ģeneratora aprēķins
6. attēlā parādīts ģenerators, kas sastāv no aktīvā elementa - invertora - un pasīvā elementa - kvarca rezonatora.
6. attēls – kristāla oscilators
Viena invertora vietā varat uzstādīt jebkuru nepāra skaitu invertoru.
7. attēls. Ekvivalenta ekvivalenta ķēde
Kvarca rezonatora ekvivalentā ķēde parādīta 7. attēlā.
Pierce ģenerators ir viena no populārākajām shēmām. Tas ir gandrīz visu ģeneratoru pamatā uz viena vārsta. Kvarcs darbojas kā liela induktivitāte, jo tas ir savienots paralēli. Slodzes lomu rezonatora izejā spēlē kondensatori C1 un C2. Kondensatori C1 un C2 spēlē kvarca rezonatora slodzes kapacitātes lomu.
Par rezonatoru izvēlamies kvarca rezonatoru: KX-49, kura nominālā frekvence ir 2,4576 MHz. 2. tabulā parādīti kvarca rezonatora parametri.
2. tabula KX-49 parametri
| Ar L | R 1 | C 0 | F |
| 30pF | 200 omi | 7pF | 2,4576 MHz |
Rezistors R1 ir paredzēts, lai automātiski iedarbinātu ģeneratoru, kad tiek ieslēgta jauda. Tas pats elements nosaka invertora pastiprinājumu, un jo lielāks šis pastiprinājums, jo vairāk tā izejā veidosies taisnstūrveida svārstības, un tas, savukārt, novedīs pie kvarca oscilatora patērētās strāvas samazināšanās. Izvēlēsimies rezistora R1 vērtību, kas vienāda ar 1Mohm.
Rezistors R2 palielina ķēdes pretestību tā, ka kopā ar kondensatoru C2 palielina fāzes nobīdi. Tas ir nepieciešams, lai ģenerators darbotos vēlamajā frekvencē, nevis ar augstāku. Rezistors arī izolē invertora izeju no rezonatora ķēdes un tādējādi saglabā taisnstūra impulsa formu. Rezistora vērtībai jābūt aptuveni vienādai ar slodzes pretestību Z L, ko var aprēķināt, izmantojot doto formulu:
Uz skaitītāju IE16 tiek piegādāti impulsi ar frekvenci f = 2,4576 MHz, no skaitītāja izejas Q7 mēs saņemam impulsus ar frekvenci f/ 256 = 9,6 kHz.
4.2. Lineārā sprieguma ģeneratora aprēķins
5. attēlā redzamā ķēde ir izvēlēta kā lineāri mainīga sprieguma ģenerators.
Aplūkojamais GLIN ir izgatavots, pamatojoties uz sprieguma integratoru (DD2, RC ķēde, barošanas avots U1), ko kontrolē kvadrātveida impulsu ģenerators un barošanas avots U1. Kad tranzistors ir izslēgts, caur to plūst nekontrolēta (sākotnējā) drenāžas strāva. Kad tranzistors ir atvērts, strāva caur tranzistoru jānosaka pēc slodzes pretestības un barošanas sprieguma vērtības.
Impulsa platuma modulācijas (PWM) metode ir viena no efektīvākajām AU izejas sprieguma kvalitātes uzlabošanā. Metodes galvenā ideja ir tāda, ka izejas sprieguma līkne tiek veidota augstfrekvences impulsu virknes veidā, kuru ilgums mainās (modulē) atbilstoši noteiktam likumam, vairumā gadījumu ir sinusoidāls. Impulsa atkārtošanās ātrumu sauc par nesēja (vai pulksteņa) frekvenci, un frekvenci, ar kādu mainās impulsa ilgums, sauc par modulācijas frekvenci. Tā kā nesējfrekvence parasti ir ievērojami augstāka par modulācijas frekvenci, harmonikas, kas ir nesējfrekvences daudzkārtējas un atrodas izejas sprieguma spektrā, ir salīdzinoši viegli nomāktas, izmantojot atbilstošu filtru.
Pašlaik ir zināmi diezgan daudzi PWM veidi, kas klasificēti pēc dažādiem kritērijiem. Piemēram, pamatojoties uz izejas sprieguma impulsu veidu, modulācija tiek izdalīta starp vienpolāru un bipolāru. Vienkāršākais bipolārās modulācijas piemērs ir vienfāzes pustilta invertora ķēdē realizētie procesi (4.9. att.). Jaudas tranzistoru bāzēm pievadītie vadības impulsi, kā parādīts 4.9(b) attēlā, tiek veidoti, salīdzinot modulējošo zemfrekvences spriegumu ar zāģa zoba atsauces spriegumu, kura frekvence ir nesējfrekvence.
Pieņemsim, ka vadības sistēma ir organizēta tā, ka, ja atsauces sprieguma momentānā vērtība ir lielāka par modulējošā sprieguma vērtību, tad tiek ieslēgts tranzistors VT2 un pie slodzes veidojas pozitīvas polaritātes impulss. kā parādīts 4.9. (c) attēlā. Attiecīgi, ja atsauces spriegums kļūst mazāks par modulējošo spriegumu, tad tranzistors VT2 izslēdzas un tranzistors VT1 ieslēdzas, kā rezultātā mainās sprieguma polaritāte visā slodzes virzienā. Ņemot vērā slodzes aktīvo-induktīvo raksturu, izejas sprieguma polaritāte mainās, jo tiek iekļauta reversā diode VD1, caur kuru tiek aizvērta slodzes strāva, ko atbalsta induktīvā emf L.
Mainoties modulējošajam spriegumam, mainās pozitīvā un negatīvā izejas sprieguma impulsu ilgums, attiecīgi mainās vidējā sprieguma vērtība nesējfrekvences periodā.
Šo izejas sprieguma vidējo vērtību kombinācija veido vienmērīgu komponentu, kura formu nosaka modulējošais signāls. Galvenais bipolārās modulācijas trūkums ir nesējfrekvences pirmās harmonikas lielā amplitūda.
Ar vienpolāru modulāciju, kā parādīts 4.10. attēlā, izejas sprieguma līknē viena modulējošā signāla pusviļņa laikā veidojas tikai vienas polaritātes impulsi, bet pretējās polaritātes sprieguma impulsu vietā intervāls ar nulles spriegumu (nulle plaukts) veidojas. Šajā gadījumā, mainoties sprieguma impulsu ilgumam, attiecīgi mainās arī nulles plaukta ilgums, lai nesējfrekvences periods paliktu nemainīgs.
Unipolāru modulāciju var realizēt vienfāzes tilta shēmā AIN ar nosacījumu, ka viens jaudas tranzistoru pāris, piemēram, VT1 un VT4, pārslēdzas ar modulācijas signāla frekvenci momentos utt., bet otrs tranzistoru pāris. slēdži ar nesējfrekvenci. Vadības impulsu ilgums tiek veidots tāpat kā iepriekšējā gadījumā, salīdzinot atsauces spriegumu un modulējošo signālu. Impulsa veidošanās pie invertora izejas, piemēram, pozitīvas polaritātes, tiek nodrošināta, vienlaikus ieslēdzot tranzistorus VT1 un VT2. Tā kā tranzistors VT2 pārslēdzas augstā frekvencē, kad tas ir izslēgts, tranzistors VT1 paliek ieslēgts, kas noved pie induktivitātē saglabātās slodzes strāvas slēgšanas caur tranzistoru VT1 un diodi VD3. Šajā gadījumā spriegums pie invertora izejas ir vienāds ar tranzistoru un diodes sprieguma kritumu summu, t.i. tuvu nullei. Līdzīgi nulles plaukts tiek izveidots, kad veidojas gludas sastāvdaļas negatīvs pusviļņs: kad tranzistors VT3 ir izslēgts, slodzes strāva tiek aizvērta caur tranzistoru VT4 un diodi VD2. Tādējādi izejas sprieguma gludās komponentes polaritāti nosaka, ieslēdzot tranzistorus VT1 vai VT4, bet augstfrekvences pildījumu un attiecīgi gludās komponentes formu nosaka, pārslēdzot tranzistorus VT2 vai VT3.
Unipolārās modulācijas galvenā priekšrocība, salīdzinot ar bipolāro modulāciju, ir augstfrekvences harmoniku amplitūdu samazināšana.
Jāņem vērā, ka dažās shēmās, piemēram, vienfāzes pustiltā, vienpolārā modulācija nav iespējama. Šajā gadījumā vienpolārās modulācijas ieviešanai nepieciešams izmantot sarežģītākas shēmas, piemēram, 4.7. attēlā parādīto shēmu.
Pamatojoties uz augstfrekvences impulsu ilguma veidošanas metodi, tiek izdalīti vairāki impulsa platuma modulācijas veidi, no kuriem visizplatītākie ir pirmā un otrā tipa PWM. Ar pirmā veida impulsa platuma modulāciju (PWM-1) ģenerētā impulsa ilgums ir proporcionāls modulējošā signāla vērtībām, kas atlasītas noteiktos, iepriekš noteiktos laika momentos. Impulsa ilguma veidošanas princips ar PWM-1 ir parādīts attēlā. 4.11(a).
Impulsa ilguma veidošanas princips ar PWM-2 ir parādīts attēlā. 4.11(b). Šajā gadījumā impulsa ilgumu nosaka modulējošā signāla vērtība impulsa beigās.
Pamatojoties uz ilguma maiņas metodi, izšķir vienvirziena un divvirzienu modulāciju. Piemēram, attēlā. 4.9 parāda vienu-
trešās puses modulācija, jo, mainoties modulējošajam signālam, mainās brīdis, kad tiek ģenerēta tikai impulsa beigu mala. Attiecīgi attēlā. 4.10. attēlā parādīts divvirzienu modulācijas piemērs.
Nesējfrekvences attiecību pret modulējošā signāla frekvenci sauc par nesējfrekvences daudzkārtni. Daudzkārtība var būt vai nu vesels skaitlis, vai daļdaļa, un vispārīgā gadījumā reizinājums var būt arī iracionāla daļa. Daudzkārtība būtiski ietekmē izejas sprieguma spektrālo sastāvu, un ar frakcionāli-racionāliem reizinājumiem izejas sprieguma spektrā parādās harmonikas, kuru frekvence ir zemāka par modulējošā signāla frekvenci. Šādas harmonikas sauc par subharmonikām, un to amplitūdas palielinās, samazinoties nesējfrekvences faktoram, kas var izraisīt invertora normālas darbības traucējumus. Lai nomāktu subharmonikas, jāpalielina nesējfrekvences daudzveidība, taču tas neizbēgami palielina pārslēgšanas zudumus invertora barošanas ierīcēs.
Izejas sprieguma lietderīgo komponentu nosaka gludās komponentes forma, kas savukārt ir atkarīga no modulējošā signāla formas vai, kā to parasti sauc, no modulācijas likuma. Pašlaik visbiežāk tiek izmantota modulācija saskaņā ar sinusoidālo, trapecveida vai taisnstūra likumu. Jo īpaši iepriekš aprakstītā impulsa platuma kontroles metode pie nesējfrekvences nav nekas cits kā PWM izmantošana saskaņā ar taisnstūra likumu.
- Atpakaļ
- Uz priekšu
Nejaušas ziņas
3.2. Algebriskās stabilitātes kritēriji
Vienu no pirmajiem izturības kritērijiem noteica profesors J. A. Višņegradskis, un viņš to minēja savos darbos “Par tiešas darbības regulatoriem” un “Par netiešas darbības regulatoriem”. Kritērijs formulēts procesiem, kas aprakstīti ar trešās kārtas diferenciālvienādojumiem, kuru raksturīgo vienādojumu reducē līdz formai: .
Attēls 3.4 - diagramma, kas definē stabilitātes apgabalu sistēmām, kas aprakstītas ar 3. kārtas vienādojumiem. (Višņegradska diagramma)
Ja mēs ieviešam apzīmējumu un, pēc Višņegradska domām, lai sistēma būtu stabila, ir nepieciešams, ka, vai. 3.4. attēlā koordinātēs X un Υ ir attēlota hiperbola ΧΥ =1, kas dod sistēmas stabilitātes robežu. Līnija starp pretestības zonām parasti ir izsvītrota, lai pretestības zonas būtu redzamas no izšķilšanās bez papildu paskaidrojumiem.
Diagrammā 3.4. attēlā ir uzzīmēta aperiodiskuma robežas līnija, ko nosaka nosacījums ar sejas punktu vērtībām X = Υ = 3.
Iepriekš izklāstītais Višņegradska stabilitātes kritērijs ir atsevišķs Routh-Hurwitz stabilitātes kritērija gadījums. Šo kritēriju Hurvica piedāvātajā formā var formulēt šādi: ja sistēmu apraksta ar lineāru diferenciālvienādojumu, kura raksturīgais vienādojums ir:
tad, lai tas būtu stabils, tas ir, lai visas reālās saknes un raksturīgā vienādojuma komplekso sakņu reālās daļas būtu negatīvas, ir nepieciešams un pietiekami, lai visiem vienādojuma koeficientiem būtu vienāda zīme, un diagonāles determinants ir n-1 kārtībā, kas sastāv no vienādojuma koeficientiem, un visi tā diagonālie mazie būtu pozitīvi:
Diagonālo determinantu veido šādi:
Tādējādi, lai sistēma būtu stabila, ir nepieciešams, lai visiem koeficientiem būtu vienāda zīme un visi determinanti būtu lielāki par 0.
Diagonālo nepilngadīgo sastādīšanas secību var analizēt, izmantojot piektās pakāpes vienādojuma piemēru:
Tad mēs iegūstam:
Trešās kārtas vienādojumam:
Un arī.
Ņemiet vērā, ka mums ir Vyshegradsky stabilitātes apstākļi
Gan Višņegradska kritērijs, gan Routa-Hurvica kritērijs nosaka sistēmas stabilitāti, pamatojoties uz raksturīgā vienādojuma koeficientiem un tiek saukti par algebriskās stabilitātes kritērijiem. Apskatīsim dažus rezistences pētījumu piemērus, izmantojot Routh-Hurwitz kritēriju.
Piemērs 1. Sistēmas raksturojošais vienādojums
Priekš šī:
Tāpat kā visi šī vienādojuma koeficienti ir lielāki par nulli, tā arī determinanti ir lielāki par nulli – sistēma ir stabila.
Impulsu platuma modulācija sastāv no impulsu platuma (ilguma) maiņas, kas seko viens otram nemainīgā frekvencē. Impulsa platuma modulācija (PWM) - vēlamā signāla (daudzlīmeņu vai nepārtraukta) tuvināšana ar reālu bināro (ar diviem līmeņiem - ieslēgts/izslēgts), lai vidēji noteiktā laika periodā to vērtības būtu vienādas. . Galvenais regulējošais faktors ir impulsu relatīvais ilgums vai darba cikls
kur T ir impulsa atkārtošanās periods. Ar viena gala PWM atsauces spriegums ir periodiska zāģa zoba svārstība. Šajā gadījumā modulāciju veic, mainot tikai vienas impulsa malas pozīciju. Divvirzienu PWM ir nepieciešams trīsstūrveida (vēlams vienādmalu) atsauces spriegums. Divpusējam PWM ir augstāka veiktspēja nekā vienpusējam PWM, tāpēc to izmanto biežāk. Ja ieejas signāls ir bipolārs, tad jāmaina izejas sprieguma polaritāte un vidējā vērtība. Šajā gadījumā ir iespējami divi modulācijas veidi: daudzpolu PWM un vienpolārais PWM.
1. Uzdevuma formulēšana
Kursa darbā tiek izstrādāts impulsa platuma modulators ar šādiem parametriem:
1. tabula. Uzdevuma saturs
2. Ierīces funkcionālās diagrammas izstrāde
Apskatīsim ierīces funkcionālo shēmu un darbības principu.
 |
1. attēls – funkcionālā diagramma
Taisnstūra impulsu ģenerators ir nepieciešams, lai ģenerētu impulsus nākamajā blokā - CLAY.
Pamatojoties uz uzdevumu, mēs nosakām, ka atsauces spriegumam jābūt “trijstūrim”. GLIN izejā mums ir trīsstūrveida impulsi, kas ir tāds pats atsauces spriegums, kas tiek piegādāts salīdzinājumam.
Komparators ir ierīce, kuras negatīvā ieeja tiek piegādāta ar atsauces signālu trīsstūru veidā, bet pozitīvā ieeja tiek piegādāta ar modulētu nepārtrauktu analogo signālu.
Saskaņā ar instrukcijām modulētais signāls ir sinusoīds ar frekvenci 200 Hz.
Tāpat saskaņā ar instrukcijām izejas signālu amplitūdai jābūt 10V. Nepieciešamo amplitūdu nodrošina elektroniskā atslēga.
3. Funkciju bloki
3.1 Kvadrātveida impulsu ģenerators
Kvarca oscilators ir svārstību ģenerators, ko sintezē kvarca rezonators, kas ir daļa no ģeneratora. Parasti tam ir zema jauda.
Ārējais spriegums uz kvarca plāksnes izraisa tās deformāciju. Un tas, savukārt, noved pie lādiņu parādīšanās uz kvarca virsmas (pjezoelektriskais efekts). Rezultātā kvarca plāksnes mehāniskās vibrācijas pavada sinhronās elektriskā lādiņa vibrācijas uz tās virsmas un otrādi.
Lai nodrošinātu saziņu starp rezonatoru un pārējiem ķēdes elementiem, elektrodi tiek uzlikti tieši uz kvarca vai arī starp kondensatora plāksnēm tiek ievietota kvarca plāksne.
Mēs izmantojam Pierce ģeneratoru. Ķēdē tiek izmantots minimālais komponentu skaits: viens digitālais invertors, viens rezistors, divi kondensatori un kvarca kristāls, kas darbojas kā ļoti selektīvs filtra elements.
Ģenerators ar RC frekvences iestatīšanas ķēdi, tā darbības princips ir balstīts uz kondensatora C uzlādes un izlādes procesu caur rezistoru R. Izmantojot šo rezistoru, OOS tiek veikta ar līdzstrāvu un caur kondensatoru-POS ar maiņstrāvu. .
Otrais invertors ģeneratora ķēdē ir paredzēts, lai samazinātu ģenerētās taisnstūra svārstību frontes ilgumu. Tas ir nepieciešams, lai samazinātu nākamās ķēdes ietekmi uz galvenā oscilatora svārstību stabilitāti, kā arī uzticamākai frekvences dalītāja digitālo skaitītāju darbībai.
2. attēls – 1. bloks. Taisnstūra sprieguma ģenerators
Frekvences dalītāja ķēde uz vēlamo frekvenci. Lai ieviestu dalītāju, jums būs nepieciešama 561IE16 mikroshēma.
3.2 Sprieguma rampas ģenerators
Šis bloks ir trīsstūrveida sprieguma ģenerators. Pašlaik ģeneratori ar zemu nelinearitātes koeficientu (ε<0,0) и слабым влиянием нагрузки на форму выходного напряжения создаются с использованием операционных усилителей.
Jo īpaši izplatīti ir ģeneratori, kuru pamatā ir integrators, kuru kontrolē taisnstūrveida ieejas sprieguma impulss. Ķēdes elementi ir barošanas avots, uzlādes rezistors R6, kondensators C3 un izlādes tranzistors VT1. Ģeneratora izejas spriegums ir spriegums pāri kondensatoram, ko pastiprina darbības pastiprinātājs. Operatīvais pastiprinātājs ir pārklāts ar negatīvu (R 5 un R 9) un pozitīvu (rezistors R 10) atgriezenisko saiti.
3. attēls – MĀLS
Ģenerators darbojas šādi. Brīdī, kad lauka tranzistors VT1 ir aizvērts, kondensators C3 tiek uzlādēts caur rezistoriem R10 un R7. Tiklīdz mēs pieliekam impulsu VT1, šī lauka efekta tranzistora kondensators izlādējas.
3.3. Salīdzinātājs
Šis bloks ir komparators, kura būtība ir salīdzināt divus ienākošos signālus un iegūt izejā dažāda ilguma impulsus. Uz negatīvo ieeju tiek piegādāts atskaites signāls, t.i. "trīsstūrveida impulsi" un pozitīvā - pats modulētais nepārtrauktais analogais signāls. Impulsu frekvence atbilst trīsstūrveida impulsu frekvencei. Tā perioda daļa, kurā ieejas signāls ir virs atsauces signāla, izejā ir viens, bet zem tā ir nulle.
4. attēls – salīdzinājums
3.4 Elektroniskā atslēga
Lai iegūtu vajadzīgās amplitūdas izejas impulsus, mēs izmantojam tranzistoru VT2 un "NAND" elementu DD5. Rezistors R13 ierobežo strāvu līdz tranzistora bāzes ieejai. Rezistors R15 ir slodze.
5. attēls – elektroniskās atslēgas shēma
4. Aprēķinu daļa un ķēdes elementu izvēle
4.1 Impulsu ģeneratora aprēķins
6. attēlā parādīts ģenerators, kas sastāv no aktīvā elementa - invertora - un pasīvā elementa - kvarca rezonatora.
6. attēls – kristāla oscilators
Viena invertora vietā varat uzstādīt jebkuru nepāra skaitu invertoru.
7. attēls. Ekvivalenta ekvivalenta ķēde
Kvarca rezonatora ekvivalentā ķēde parādīta 7. attēlā.
Pierce ģenerators ir viena no populārākajām shēmām. Tas ir gandrīz visu ģeneratoru pamatā uz viena vārsta. Kvarcs darbojas kā liela induktivitāte, jo tas ir savienots paralēli. Slodzes lomu rezonatora izejā spēlē kondensatori C1 un C2. Kondensatori C1 un C2 spēlē kvarca rezonatora slodzes kapacitātes lomu.
Par rezonatoru izvēlamies kvarca rezonatoru: KX-49, kura nominālā frekvence ir 2,4576 MHz. 2. tabulā parādīti kvarca rezonatora parametri.
2. tabula KX-49 parametri
| Ar L | R 1 | C 0 | F |
| 30pF | 200 omi | 7pF | 2,4576 MHz |
Rezistors R1 ir paredzēts, lai automātiski iedarbinātu ģeneratoru, kad tiek ieslēgta jauda. Tas pats elements nosaka invertora pastiprinājumu, un jo lielāks šis pastiprinājums, jo vairāk tā izejā veidosies taisnstūrveida svārstības, un tas, savukārt, novedīs pie kvarca oscilatora patērētās strāvas samazināšanās. Izvēlēsimies rezistora R1 vērtību, kas vienāda ar 1Mohm.
Rezistors R2 palielina ķēdes pretestību tā, ka kopā ar kondensatoru C2 palielina fāzes nobīdi. Tas ir nepieciešams, lai ģenerators darbotos vēlamajā frekvencē, nevis ar augstāku. Rezistors arī izolē invertora izeju no rezonatora ķēdes un tādējādi saglabā taisnstūra impulsa formu. Rezistora vērtībai jābūt aptuveni vienādai ar slodzes pretestību Z L, ko var aprēķināt, izmantojot doto formulu:
Uz skaitītāju IE16 tiek piegādāti impulsi ar frekvenci f = 2,4576 MHz, no skaitītāja izejas Q7 mēs saņemam impulsus ar frekvenci f/ 256 = 9,6 kHz.
4.2. Lineārā sprieguma ģeneratora aprēķins
5. attēlā redzamā ķēde ir izvēlēta kā lineāri mainīga sprieguma ģenerators.
Aplūkojamais GLIN ir izgatavots, pamatojoties uz sprieguma integratoru (DD2, RC ķēde, barošanas avots U1), ko kontrolē kvadrātveida impulsu ģenerators un barošanas avots U1. Kad tranzistors ir izslēgts, caur to plūst nekontrolēta (sākotnējā) drenāžas strāva. Kad tranzistors ir atvērts, strāva caur tranzistoru jānosaka pēc slodzes pretestības un barošanas sprieguma vērtības.
Kad lineāri mainīgais spriegums Uc(t) integratora izejā sasniedz darba sprieguma vērtību, tiek nosūtīts vadības signāls, kura ietekmē atveras atslēgas tranzistors VT1, izlādējot kondensatoru. Pēc tam procesu atkārto ar periodu:
Mēs iestatījām frekvenci uz 9,6 kHz.
Ieteicams izvēlēties minimālo spriegumu Ucm, lai novērstu izmantoto rezistoru parametru izkliedes ietekmi uz ģenerētā sprieguma nelinearitātes koeficientu.
Maksimālais spriegums uz kondensatora ir saistīts ar ilguma atkarību
t
Mēs izvēlamies U1 = 5V, U2 = 0V, tad Ucm = 5V.
Mēs izvēlamies R 6 = R 5 = 10 kOhm, tad C 3 = 96 nF.
Pamatojoties uz sekojošo, mēs atrodam R9.
Uout = 10 V, tad: R 9 = Ucmax * R 6 / Uout = 5 * 10000/10≈ 2 kOhm, ņemiet tuvāko nominālvērtību
R 9 = R 10 = 2 kOhm
140UD7 tika izvēlēts kā darbības pastiprinātājs DD3. Barošana ±10V.
4.3. Salīdzinājuma izvēle
521CA3 tiek izmantots kā DD4 komparators, lai nodrošinātu stabilu PWM darbību.
Analogā komparatora 521CA3 tehniskie parametri
Analogais LM111
Ieejas strāva ne vairāk kā 100 nA
Peļņas koeficients ne mazāks par 200 000
Slodzes strāva līdz 50 mA
Barošana +5...+30 vai ±3...±15 V
Lietošanas jomas
Nulles krustojuma detektori
Pārsprieguma detektori
Impulsu platuma modulatori
Precīzijas taisngrieži
Analogo-digitālo pārveidotāji
Rezistors R12 kombinācijā ar diodēm D1 un D2 ierobežo ieejas signāla svārstības. Pateicoties diodēm, mēs ierobežojam ieejas sprieguma svārstības līdz vērtībām no -12,6 V līdz +12,6 V, nosacījums ir tāds, ka negatīvais ieejas spriegums nedrīkst sasniegt pārrāvuma sprieguma vērtību (piemēram, diodei KD510Ašī vērtība ir - 50 V).
3. tabula Izvēlētā tranzistora parametri
| Vārds | U arr. ,IN | Es, piemēram, maks., A | Es arr. maks., µA | F d max, kHz |
| KD510A | 50 | 0.2 | 5 | 200000 |
4.4 Elektroniskās atslēgas aprēķins
Kā atslēga ir izvēlēta šāda shēma:
9. attēls – elektroniskās atslēgas shēma
Rн = 0,5 k Ohm, Uout = 10 V.
Ik=Uout/Rn=10/500=50mA
Izmantojot uzziņu grāmatu, mēs meklējam tranzistoru, kas spēj izturēt doto kolektora strāvu (0,05A). KT315A tranzistors uztur pastāvīgu strāvu līdz 0,1 A.
No uzziņu grāmatas - h21e, priekš KT315A
Mēs uzskatām bāzes strāvu Ib=Ik/h21e=0,05/30≈ 1,67 mA; bāzei jāpievada strāva vismaz 167 μA.
R14 – saskaņošanas pretestība starp komparatoru DD3 un tranzistoru VT2. Izvēlēsimies R16 = 200 omi.
R out =R 15 =500 Ohm saskaņā ar instrukcijām, izvēlieties 510 Ohm no sērijas. pie izejas jums jāiegūst 10 V, pēc tam aprēķiniet rezistora R 14 vērtību
(U padeve -U izeja)/R 14 =U izeja/R 15,
no kurienes R 14 = 2R 15 /10 = 102 omi, no standarta sērijas mēs izvēlamies nominālvērtību 100 omi. Jaudas izkliede 10V*1,25mA≈0,0125 W
4. tabula Izvēlētā tranzistora KT315A parametri
5. Ķēdes simulācija
Izejas signāls no trīsstūra impulsu ģeneratora:
Izejas signāls no kvadrātviļņu ģeneratora:
Imitēts signāls:
Modulācijas process:
Izvades periods:
Īsākais impulsa ilgums:
Ilgumam jābūt 5,12 µs. Grafikā redzams, ka tas ir 5,56 μs.
Garākais impulsa ilgums:
Impulsa ilgumam jābūt 97,37 µs. Grafikā redzams, ka tas ir vienāds ar 97,74 μs.
Secinājums
Šajā kursa darbā mēs izstrādājām shēmas shēmu un aprēķinājām impulsa platuma modulatora ķēdi. PWM ierīces ieejā tiek piegādāts sinusoīds ar frekvenci atbilstoši specifikācijai - 200 Hz, izejā mums ir pārveidots PWM signāls, kura amplitūda ir 10 V. Izmaiņu diapazons relatīvajā ilgumā. šī PWM izejas impulsi ir - 0,05 ÷ 0,95. Izstrādātais impulsa platuma modulators ir diezgan vienkāršs. Ķēde tika simulēta, izmantojot CircuitMaker pakotni.
Izmantotās literatūras saraksts
1. Altšullers G.B., Elfimovs N.N., Šakuļins V.G. Kvarca rezonatori: atsauces rokasgrāmata. M.: Radio un sakari, 1984.-232 lpp., ill.
2. Horvics P., Hill W. Shēmu projektēšanas māksla: Trans. no angļu valodas – Ed. sestais. M.: Mir, 2001.
3. Lekciju kurss par ECiMS (skolotājs I.B. Andrejevs).
4. Digitālās CMOS mikroshēmas, uzziņu grāmata, Partala O.N. – Sanktpēterburga: Zinātne un tehnoloģija, 2001. - 400 lpp. ar ilustrācijām.
5. L. Labutins, Kvarca rezonatori. - Radio, 1975, 3.nr.
6. Taisnstūra impulsu ģeneratori, kuru pamatā ir CMOS mikroshēmas. V. Strižovs, Shēma, 2000, 2. nr., 28. lpp.
7. Zabrodin Yu.S., Rūpnieciskā elektronika: mācību grāmata universitātēm. - M.: Augstāk. Skola, 1982. – 496 lpp., ill.
8. Impulsu platuma modulācija pārveidotājos
8.1. Galvenā informācija
Impulsu kontroles un modulācijas principi ir apskatīti nodaļā. 4, izmantojot vienkāršas līdzstrāvas regulatora shēmas piemēru. Tajā pašā laikā ir dotas lineāro impulsu sistēmu teorijā izmantoto galveno impulsu modulācijas veidu definīcijas, kas atbilst impulsu līdzstrāvas pārveidotāju vadības praksei.
Tomēr sprieguma vai strāvas impulsa platuma modulācijai maiņstrāvas pārveidotājos jaudas elektronikā ir nedaudz atšķirīga definīcija, ņemot vērā PWM iezīmes, risinot elektroenerģijas pārveidošanas problēmas, izmantojot maiņstrāvu. Kā definēts IEC 551-16-30, impulsa platuma modulācija ir impulsa vadība, kurā impulsu platums vai frekvence, vai abi tiek modulēti pamatfrekvences periodā, lai radītu noteiktu izejas sprieguma viļņu formu. Vairumā gadījumu PWM tiek veikts, lai nodrošinātu sprieguma vai strāvas sinusoiditāti, t.i., samazinātu augstāko harmoniku līmeni attiecībā pret galveno (pirmo) harmoniku, un to sauc par sinusoidālu. Pastāv šādas galvenās metodes sinusoiditātes nodrošināšanai: analogais PWM un tā modifikācijas; augstāko harmoniku selektīva (selektīva) slāpēšana; histerēze vai delta modulācija;
telpas vektora modulācija.
Klasiskā analogā sinusoidālā PWM organizēšanas versija ir mainīt izejas spriegumu (strāvu) veidojošo impulsu platumu, salīdzinot noteiktas formas sprieguma signālu, ko sauc par atsauci vai atsauci, ar trīsstūrveida sprieguma signālu ar augstāku frekvenci. un sauc par nesēja signālu. Atsauces signāls ir modulējošs un nosaka nepieciešamo izejas sprieguma (strāvas) formu. Šai metodei ir daudz modifikāciju, kurās modulējošos signālus attēlo īpašas funkcijas, kas nav sinusoidālais vilnis. Lekciju piezīmēs tiks apspriestas vairākas pamata shēmas, kas izskaidro šīs PWM metodes.
Augstāko harmoniku selektīvās slāpēšanas metode šobrīd ir veiksmīgi ieviesta, izmantojot uz programmatūras bāzes mikroprocesoru kontrollerus. Histerēzes modulācijas pamatā ir atsauces signāla, piemēram, sinusoidālās viļņu formas, releja “izsekošanas” principi. Vienkāršākajā tehniskajā dizainā šī metode apvieno PWM un PFM (impulsu frekvences modulācijas) principus. Tomēr, izmantojot īpašus ķēdes pasākumus, ir iespējams stabilizēt modulācijas frekvenci vai ierobežot tās izmaiņu diapazonu.
Telpas vektora modulācijas metode balstās uz trīsfāzu sprieguma sistēmas pārvēršanu divfāžu sistēmā un vispārināta telpas vektora iegūšanu. Šī vektora lielumu aprēķina momentos, ko nosaka pamata un modulējošās frekvences. Tas tiek uzskatīts par ļoti daudzsološu trīsfāzu invertoru vadīšanai, jo īpaši, ja to izmanto elektriskajās piedziņās. Tajā pašā laikā tas daudzējādā ziņā ir līdzīgs tradicionālajam sinusoidālajam PWM.
Vadības sistēmas, kuru pamatā ir PWM, ļauj ne tikai nodrošināt sprieguma vai strāvas pamatharmonikas vidējo vērtību sinusoidālo formu, bet arī kontrolēt tās amplitūdas, frekvences un fāzes vērtības. Tā kā šajos gadījumos pārveidotājs izmanto pilnībā kontrolētus slēdžus, ir iespējams realizēt maiņstrāvas (līdzstrāvas) pārveidotāju darbību kopā ar maiņstrāvas tīklu visos četros kvadrantos gan taisnošanas, gan invertēšanas režīmos ar jebkuru pamata harmonikas jaudas koeficienta cosφ vērtību. diapazonā no -1 līdz 1. Turklāt, palielinoties nesējfrekvencei, paplašinās iespējas reproducēt noteiktas formas strāvu un spriegumu pie invertoru izejas. Tas ļauj izveidot aktīvos filtrus, lai nomāktu augstākas harmonikas.
Galvenās lietotās definīcijas apskatīsim turpmākajā prezentācijā, izmantojot piemēru par pirmās metodes pielietojumu sprieguma invertora vienfāzes pustilta ķēdē (8.1. att., A). Šajā nosacījuma diagrammā atslēgas S1 Un S2 tiek attēloti ar pilnībā kontrolētiem komutācijas elementiem, ko papildina virknē un tām paralēli savienotas diodes. Sērijas diodes atspoguļo slēdžu (piemēram, tranzistoru vai tiristoru) vienvirziena vadītspēju, un paralēlās diodes nodrošina reversās strāvas vadīšanu ar aktīvo-induktīvo slodzi.
Atsauces diagrammas, modulējošas u M(θ) un nesējs u H (θ) signāli ir parādīti attēlā. 8.1, b. Taustiņu vadības impulsu veidošanās S 1 un S 2 tiek veikta saskaņā ar šādu principu. Plkst u M (θ) > u H(θ) taustiņš S 1 ir ieslēgts, a S 2 izslēgts. Plkst u M(θ)< u H (θ) taustiņu stāvokļi ir apgriezti pretēji: S 2 - ieslēgts, a S 1 — izslēgts. Tādējādi pie invertora izejas tiek ģenerēts spriegums divu polāru impulsu veidā. Reālās ķēdēs, lai novērstu vienlaicīgu slēdžu vadīšanu S 1 un S 2, ir jānodrošina noteikta aizkave starp signālu ģenerēšanas brīžiem, lai ieslēgtu šos taustiņus. Acīmredzot impulsa platums ir atkarīgs no signāla amplitūdu attiecības u M(θ) un u H(θ). Šo attiecību raksturojošo parametru sauc par amplitūdas modulācijas indeksu un nosaka pēc formulas (8.1):
, (8.1.)
Kur U M m un U H m - modulējošā signāla maksimālās vērtības u M(θ) un nesēja signāls u attiecīgi H(θ).
Rīsi. 8.1. Vienfāzes pustilta sprieguma invertors: A- shēma; b– sprieguma diagrammas impulsu modulācijai
Nesēja frekvence u H(θ) ir vienāds ar pārslēgšanas frekvenci f H taustiņi S 1 un S 2 un parasti ievērojami pārsniedz modulējošā signāla frekvenci f M. Frekvences attiecība f Roka f M ir svarīgs modulācijas procesa efektivitātes rādītājs, un to sauc par frekvences modulācijas indeksu, ko nosaka pēc formulas (8.2):
Pie mazām vērtībām M f signāliem u M(θ) un u H(θ) ir jāsinhronizē, lai izvairītos no nevēlamām subharmonikām. B kā maksimālā vērtība Mans, kas nosaka sinhronizācijas nepieciešamību, ir iestatīts M f = 21. Acīmredzot ar sinhronizētiem signāliem koeficients M f ir nemainīga vērtība.
No diagrammas attēlā. 8.1. redzams, ka izejas sprieguma pirmās harmonikas amplitūda U am 1, ņemot vērā (8.1.), var iesniegt šādā formā (8.3.):
(8.3)
Saskaņā ar (8.3) plkst M a = 1 izejas sprieguma pirmās harmonikas amplitūda ir vienāda ar pusviļņa taisnstūra augstumu U d/2. Izejas sprieguma pirmās harmonikas relatīvās vērtības raksturīgā atkarība no M a vērtības parādīta att. 8.2, no kura ir skaidrs, ka izmaiņas M a no 0 līdz 1 lineāri un ir atkarīgs no amplitūdas U esmu 1. Robežvērtība M a nosaka aplūkojamā modulācijas veida princips, saskaņā ar kuru maksimālā vērtība U am 1 ierobežo taisnstūra formas pusviļņa augstums, kas vienāds ar U d/2. Ar tālāku koeficienta palielināšanu M modulācija izraisa nelineāru amplitūdas pieaugumu U am 1 līdz maksimālajai vērtībai, ko nosaka taisnstūra sprieguma veidošanās pie invertora izejas, kas pēc tam paliek nemainīgs.
Paplašinot taisnstūra funkciju Furjē sērijā, tiek iegūta maksimālā vērtība (8.4):
(8.4)
Šo vērtību ierobežo indeksa vērtība M a, svārstās diapazonā no 0 līdz aptuveni 3. Acīmredzot funkcija intervāla a-b vērtībās no 1 līdz 3,2 ir nelineāra (8.2. att.). Darbības režīms šajā sadaļā tiek saukts par pārmodulāciju.
Nozīme M f nosaka nesēja signāla frekvences izvēle u H (θ) un būtiski ietekmē pārveidotāja tehniskos parametrus. Palielinoties frekvencei, palielinās pārslēgšanas zudumi pārveidotāju jaudas slēdžos, bet tajā pašā laikā uzlabojas izejas sprieguma spektrālais sastāvs un vienkāršojas modulācijas procesa radīto augstāko harmoniku filtrēšanas problēmas risinājums. Svarīgs faktors vērtības izvēlē f H daudzos gadījumos ir nepieciešamība nodrošināt tā vērtību audio frekvenču diapazonā, kas pārsniedz 20 kHz. Izvēloties f H jāņem vērā arī pārveidotāja darba sprieguma līmenis, tā jauda un citi parametri.
Rīsi. 8.2. Izejas sprieguma fundamentālās harmonikas amplitūdas relatīvās vērtības atkarība no amplitūdas modulācijas indeksa vienfāzes pustilta ķēdei
Vispārējā tendence šeit ir M vērtību pieaugums f mazjaudas un zemsprieguma pārveidotāji un otrādi. Tātad izvēle M f ir daudzkritēriju optimizācijas problēma.
Impulsu modulācija ar stohastisko procesu. PWM izmantošana pārveidotājos ir saistīta ar augstāku harmoniku parādīšanos modulētajos spriegumos un strāvās. Turklāt šo parametru spektrālajā sastāvā nozīmīgākās harmonikas rodas frekvencēs, kas ir frekvenču modulācijas indeksa daudzkārtņi. M f un harmonikas ar dilstošām amplitūdām, kas sagrupētas ap tām sānu frekvencēs. Augstākas harmonikas var izraisīt šādas galvenās problēmas:
akustiskā trokšņa rašanās;
elektromagnētiskās saderības (EMS) pasliktināšanās ar citām elektriskām ierīcēm vai sistēmām.
Galvenie akustiskā trokšņa avoti ir elektromagnētiskie komponenti (droseles un transformatori), kas ir pakļauti strāvai un spriegumam, kas satur augstākas harmonikas ar frekvencēm audio diapazonā. Jāņem vērā, ka troksnis var rasties noteiktās frekvencēs, kur augstākas harmonikas ir vislielākās. Troksni izraisošie faktori, piemēram, magnetostrikcija, apgrūtina EMC problēmu atrisināšanu. EMC problēmas var rasties plašā frekvenču diapazonā atkarībā no elektrisko ierīču EMI jutības. Tradicionāli trokšņu līmeņa samazināšanai izmantoti dizaina un tehnoloģiskie risinājumi, bet EMC nodrošināšanai izmantoti pasīvie filtri.
Kā daudzsološs virziens šo problēmu risināšanai tiek aplūkotas metodes, kas saistītas ar modulēto spriegumu un strāvu spektrālā sastāva rakstura maiņu. Šo metožu būtība ir izlīdzināt frekvenču spektru un samazināt izteikto harmoniku amplitūdu to stohastiskā sadalījuma dēļ plašā frekvenču diapazonā. Šo paņēmienu dažreiz sauc par frekvenču spektra "izsmērēšanu". Interferences enerģijas koncentrācija samazinās frekvencēs, kurās harmonikām var būt maksimālās vērtības. Šo metožu ieviešana nav saistīta ar ietekmi uz pārveidotāju jaudas daļas komponentiem, un vairumā gadījumu to ierobežo programmatūra ar nelielām vadības sistēmas izmaiņām.
Īsi apskatīsim šo metožu ieviešanas principus. PWM pamatā ir darba cikla izmaiņas γ= t Un / T n, Kur t un - pulsa ilgums; T n- tā veidošanās periods. Parasti šie daudzumi, kā arī pulsa pozīcija perioda intervālā T n ir nemainīgi līdzsvara stāvokļa apstākļos. PWM rezultāti tiek definēti kā integrālās vidējās vērtības. Šajā gadījumā t un un deterministiskās vērtības, ieskaitot impulsa pozīciju, nosaka modulēto parametru nelabvēlīgo spektrālo sastāvu. Ja šiem lielumiem piešķir nejaušu raksturu, saglabājot doto γ vērtību, tad procesi kļūst stohastiski un mainās modulēto parametru spektrālais sastāvs. Piemēram, šādu nejaušu raksturu var piešķirt impulsa pozīcijai t un uz perioda T n intervālu vai nodrošināt pēdējā stohastiskas izmaiņas. Šim nolūkam var izmantot nejaušo skaitļu ģeneratoru, kas ietekmē modulācijas frekvences galveno ģeneratoru f n =1/T n. Līdzīgā veidā jūs varat mainīt pulsa pozīciju intervālā T n ar matemātisko cerību, kas vienāda ar nulli. Vidējai integrāļa vērtībai γ jāpaliek vadības sistēmas noteiktajā līmenī, kā rezultātā tiks izlīdzināts augstāko harmoniku spektrālais sastāvs modulētos spriegumos un strāvās.
Jautājumi paškontrolei
1. Uzskaitiet galvenās PWM metodes sinusoidālās strāvas vai sprieguma nodrošināšanai.
2. Kāda ir atšķirība starp vienpolāru sprieguma modulāciju un bipolāru?
3. Uzskaitiet galvenos PWM parametrus.
4. Kādam nolūkam tiek izmantots PWM ar stohastiskiem procesiem?
- Fotoizstāde: tass atver arhīvus
- Lejupielādējiet CSS v34 no TheAmonDit Lejupielādējiet cs avotu ar ieroču apvalkiem
- Minecraft lejupielāde Android versijai 1
- Huawei un Honor programmaparatūras instalēšana un atjaunināšana
- Terraria — tagad operētājsistēmā iOS
- Visu Minecraft vienumu ID Kāds ir gala pasaules portāla ID
- Visu minecraft 1 vienumu ID